На столе лежит брусок массой
Обновлено: 28.04.2024
Тип 30 № 29763На горизонтальном столе лежит брусок массой кг, к нему через легкий неподвижный блок привязан груз массой Груз начинают тянуть с силой под углом к горизонту (см. рис.). Определите скорость груза в момент достижения им высоты поверхности стола, если первоначально груз находился на расстоянии 32 см от поверхности стола. Коэффициент трения равен 0,3. Обоснуйте применимость используемых законов к решению задачи.
Обоснование.
Рассмотрим движение бруска и груза относительно Земли, которая является инерциальной системой отсчета. На брусок действуют силы: приложенная сила F, сила тяжести Mg, сила трения сила реакции опоры N и сила натяжения нити T1. Движение бруска прямолинейное равноускоренное с ускорением a2. На груз действуют сила тяжести mg и сила натяжения нити T2, под действием которых груз движется прямолинейно и равноускорено с ускорением a2. Так как движение этих тел поступательное, то его можно описывать моделью материальной точки. По условию нить невесома и нерастяжима, поэтому ускорения тел и силы натяжения нити равны модулю. Тогда можно считать, что В инерциальной системе отсчета можем применить второй закон Ньютона.
Перейдем к решению.
1. Запишем второй закон Ньютона для бруска и груза:
Найдем проекции уравнений на координатные оси:
Учтем, что сила трения скольжения равна
2. Грузик двигался из состояния покоя равноускорено. Тогда откуда
3. Объединив все уравнения, найдем скорость груза при подъеме на высоту 32 см, получим
В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка.
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений величин, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2022. Основная волна. Разные задачи, ЕГЭ по физике 06.06.2022. Основная волна. Свердловская область
На столе лежит брусок массой
Просьба максимальный перепост! Нам очень Ваша помощь на протезирование за рубежом. Так как на отечественном протезе Максим просто не встанет. Таких средств у нашей семьи попросту нет. 4276560018977613 карта Максима Спасибо всем тем кто не остался равнодушным к нашей беде. н счета 40817810456007897129 Саратовское отделение 8622 ПАО Сбербанка г Саратов ЕРМИШИН МАКСИМ н КАРТЫ 4276560018977613
Два бруска массами m1 = l кг и m2 = 4 кг, соединенные шнуром, лежат на столе. С каким ускорением а будут двигаться бруски, если к одному из них приложить силу F= 10 H, направленную горизонтально? Какова будет сила натяжения Т шнура, соединяющего бруски, если силу F = 10 Н приложить к первому бруску? ко второму бруску? Трением пренебречь.
Дано:
Решение:
Второй закон Ньютона для первого бруска
где равнодействующая сила
Проекции на оси
Х:
У:
Выразим ускорение системы
Второй закон Ньютона для второго бруска
Проекции на оси
Х:
У:
Тогда сила натяжения нити
2. Сила тяги приложена ко второму бруску.
2-й способ:
Используем метод, приведенный у Чертова в решении примера №1 (стр. 22).
Рассотрим два тела, как стержень. Найдем ускорение стержня и силу натяжения стержня в поперечном сечении, которое делит стержень на две части в отношении 1 : 4.
Решение. Если бы силы F1и F2 были равны между собой, то сила натяжения в любом сечении стержня была бы одинаковой и равной силам, приложенным к концам стержня. Стержень в этом случае находился бы в покое. Но так как сумма сил, действующих на стержень, отлична от нуля, то стержень будет двигаться с ускорением, величина и направление которого определяются по второму закону Ньютона: а = (F1 + F2) /m, где т—масса стержня. Так как обе силы действуют вдоль прямой, то геометрическую сумму можно заменить алгебраической:
a=(F2-F1)/m. (1)
При ускоренном движении стержня силы натяжения в разных сечениях различны. Для определения этих сил применим следующий прием: разделим стержень на две части в интересующем нас сечении и отбросим одну из них, например, левую. Действие левой части на правую заменим силой натяжения Т1. В результате действия разности сил F2—Т1 оставшаяся правая часть стержня массой m1 должна двигаться с ускорением а= (F2—T1)/m1равным по величине и направлению прежнему ускорению, выражаемому формулой (1). Так как стержень однородный, то m1=m/5 и, следовательно,
. (2)
Приравнивая правые части равенства (1) и (2) и выражая из полученного равенства силу натяжения Т1, находим
T1=F2-(F2-F1)/5. Подставив значения F2 = 10 Н и F1 = 0, получим
Т1 =8 Н.
Во втором случае, когда F1 = 10 Н и F2 = 0, m1=4m/5
a=(F1-F2)/m. (1’)
. (2’)
Приравнивая правые части равенства (1’) и (2’) и выражая из полученного равенства силу натяжения Т2, находим
T2= (F1+4F2)/5= 2 Н.
К железному бруску массой 7,8 кг привязали тонкую невесомую нерастяжимую нить, которую перекинули через неподвижный идеальный блок, а сам брусок целиком погрузили в воду (см. рис.). Свободный конец нити удерживают, действуя на него с некоторой силой так, что брусок находится в равновесии. Установите соответствие между физическими величинами и их численными значениями, выраженными в указанных единицах. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) модуль силы натяжения нити, Н
Б) объём бруска, дм 3
Зная массу железного бруска, можем найти его объем:
Запишем второй закон Ньютона для бруска:
Найдем отсюда модуль силы натяжения нити:
Тип 6 № 8899К алюминиевому бруску массой 5,4 кг привязали тонкую невесомую нерастяжимую нить, которую перекинули через неподвижный идеальный блок, а сам брусок целиком погрузили в воду (см. рис.). Свободный конец нити удерживают, действуя на него с некоторой силой так, что брусок находится в равновесии. Установите соответствие между физическими величинами и их численными значениями, выраженными в указанных единицах. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Зная массу алюминиевого бруска, можем найти его объем:
Аналоги к заданию № 8857: 8899 Все
Задания Д29 C2 № 10201На горизонтальном шероховатом столе лежит брусок массой m1 = 2 кг, соединённый через систему идеальных блоков невесомой и нерастяжимой нитью с грузом массой m2 = 3 кг, висящим на высоте h = 2 м над столом (см. рис.). Груз начинает движение без начальной скорости и абсолютно неупруго ударяется о стол. Какое количество теплоты Q выделяется при этом ударе? Коэффициент трения бруска о стол равен μ = 0,25.
1. На груз массой m2 действует силы тяжести а вверх — сила натяжения нити T, которая в силу условия задачи одинакова вдоль всей нити. На брусок массой m1 вправо действует сила T, а влево — сила трения скольжения μm1g. По вертикали на него действуют равные силы реакции опоры N и тяжести m1g.
2. В силу нерастяжимости нити модули ускорений обоих тел одинаковы и равны a. Запишем уравнения движения тел в проекциях на вертикальную и горизонтальную оси: Сложив уравнения, находим ускорение:
3. Скорости обоих тел в момент удара груза о стол находим по известной кинематической формуле, зная путь h, пройденный ими:
4. При абсолютно неупругом ударе вся кинетическая энергия второго груза выделится в виде тепла
Задания Д29 C2 № 10270На горизонтальном шероховатом столе лежит брусок массой m1 = 1 кг, соединённый через систему идеальных блоков невесомой и нерастяжимой нитью с грузом массой m2 = 2 кг, висящим на высоте h = 1,5 м над столом (см. рис.). Груз начинает движение без начальной скорости и абсолютно неупруго ударяется о стол. Какое количество теплоты Q выделяется при этом ударе? Коэффициент трения бруска о стол равен μ = 0,3.
Аналоги к заданию № 10201: 10270 Все
Почему ничего не выходит, если просто из потенциальной энергии второго груза вычесть работу силы трения первого груза?
Потому что надо вычесть ещё кинетическую энергию первого груза:
Тип 30 № 25738Какие законы Вы используете для описания движения системы тел и блоков? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Обоснование. Тела движутся поступательно. Поэтому их можно считать материальными точками. На первое тело действуют сила тяжести, сила трения, сила реакции опоры, сила натяжения нити; на второе тело действуют сила тяжести и сила натяжения нити. В инерциальной системе отсчета для каждого тела можно применить второй закон Ньютона.
В силу нерастяжимости нити силы натяжения, действующие на каждое из тел, равны по модулю.
Так как нить невесома, то оба тела движутся с одинаковым ускорением.
Так как в блоках отсутствует сила трения, равнодействующие сил, действующих на каждое тело, постоянны, следовательно, движение тел равноускоренное. Поэтому возможно применение законов прямолинейного равноускоренного движения.
Поскольку удар одного из тел о стол является абсолютно неупругим, то система «тела – Земля» не является замкнутой. В инерциальной системе отсчета можно применить закон превращения энергии для незамкнутой системы тел.
Тип 30 № 29762По гладкой наклонной плоскости, составляющей угол с горизонтом, скользит из состояния покоя брусок массой В тот момент, когда брусок прошёл по наклонной плоскости расстояние в него попала и застряла в нём летящая навстречу ему вдоль наклонной плоскости пуля массой Скорость пули После попадания пули брусок поднялся вверх вдоль наклонной плоскости на расстояние от места удара. Найдите массу пули m. Трение бруска о плоскость не учитывать. Обоснуйте применимость используемых законов к решению задачи.
Рассмотрим движение бруска и пули относительно Земли, которую можно считать инерциальной системой отсчета. Брусок и шарик движутся поступательно, поэтому их движение можно описывать моделью материальной точки. По условию поверхность наклонной плоскости гладкая, сила трения отсутствует. Сила реакции опоры перпендикулярна направлению движения, поэтому работу не совершает. В данном случае можно применять законы сохранения импульса и энергии.
Перейдем к решению.
1. Рассмотрим два состояния при движении бруска-в начальный момент времени и в момент попадания пули, который примем на нулевой уровень высоты. В первом состоянии брусок обладал потенциальной энергией причем по рисунку Во втором состоянии брусок обладал кинетической энергией По закону сохранения энергии
2. В результате неупругого взаимодействия бруска и пули они станут одним целым и будут двигаться со скоростью u в направлении движения пули. По закону сохранения импульса В проекции на ось Ox, направленную вверх вдоль наклонной плоскости, получаем
3. Рассмотрим два состояния бруска с пулей — в момент удара, который будем считать нулевым уровнем высоты, и в момент остановки при подъеме на некоторую высоту В первом состоянии тела обладают кинетической энергией во втором состоянии потенциальной энергией По закону сохранения энергии
4. Объединяя записанные уравнения, находим массу пули
Тип 30 № 25940Клин массой M с углом α при основании закреплён на шероховатой горизонтальной плоскости (см. рис.). На вершине клина, на высоте H над плоскостью находится маленький брусок массой m, коэффициент трения которого о верхнюю половину наклонной поверхности клина и о шероховатую горизонтальную плоскость равен Нижняя половина наклонной поверхности клина гладкая. Брусок отпускают без начальной скорости, он скатывается по клину и далее скользит по шероховатой плоскости и останавливается на некотором расстоянии L по горизонтали от своего начального положения. Найдите это расстояние L, если в точке перехода с клина на плоскость есть гладкое закругление, так что скорость бруска при переходе с клина на плоскость не уменьшается.
Какие законы Вы используете для описания движения бруска по клину? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Обоснование. Брусок движется поступательно, поэтому его можно считать материальной точкой. При движении бруска по шероховатой части клина и по шероховатой горизонтальной поверхности в инерциальной системе отсчета можно применить закон превращения энергии.
Перейдем к решению. При соскальзывании бруска с клина и дальнейшем его движении по горизонтальной плоскости до остановки выполняется закон изменения механической энергии данной системы тел: вся потенциальная энергия бруска расходуется на работу против сил трения скольжения при движении вначале по шероховатой части поверхности клина, Aтр1, а затем — по шероховатой горизонтальной плоскости, Aтр2:
mgH = Aтр1 + Aтр2.
По закону Амонтона — Кулона сила трения скольжения равна μN, где сила N давления бруска на неподвижную наклонную плоскость равна а на горизонтальную плоскость — mg. Силы трения на участках с трением равны соответственно и μmg. Вдоль участка наклонной плоскости с трением брусок прошёл расстояние, как следует из рисунка, так что Обозначим расстояние, которое брусок прошёл по горизонтальной плоскости, через l2. Тогда Aтр2 = μmgl2. Подставим выражения для работ против сил трения в закон изменения энергии: Отсюда получаем, что При соскальзывании с клина брусок сдвинулся по горизонтали на расстояние равное длине основания клина, так что искомое расстояние
Читайте также: